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电子自旋共振信号捕获技术的研究

作　者: 赵凤行
导　师: 陈学煌
学　校: 青海师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 电子自旋共振扫描磁场微处理器数模转换器
分类号: O482.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 19次
引　用: 1次
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内容摘要

电子自旋共振（ESR）是探索顺磁微观物质结构的有力工具,它研究的对象是具有未偶电子的物质,如具有奇数个电子的原子、分子以及内电子壳层未被充满的离子,受辐射作用产生的自由基及半导体、金属等。通过共振谱线的研究,可以获得有关分子、原子及离子中未偶电子的状态及其周围环境方面的信息,从而得到有关物质结构何化学键的信息,故电子自旋共振是一种重要的近代物理实验技术,在物理、化学、生物、医学等领域有广泛的应用。射频段电子自旋共振实验仪是重要的经典物理实验仪器,目前,各高等院校所开设的电子自旋共振实验大多采用传统的自旋共振仪,通过扫描磁场来捕获共振信号,并将共振信号送入示波器中观察。本课题的研究主要是对传统电子自旋共振仪做了进一步的改进,在射频电子自旋共振仪的扫场方法上做了创新。射频段电子自旋共振仪的传统扫场法是由50Hz正弦交流市电通入扫场线圈（经过变压器）产生一个交变的磁场与恒定磁场迭加,形成在一定范围变化的“扫描磁场”,从而可以观测到共振信号。其最大的弊端是容易受到工频的干扰,因而测量的精度不够高。本文通过改变扫场信号的途径来解决这个问题,研究了不同信号的产生方法,选择单片机控制输出100Hz到300Hz频率可变的三角波形的电流进行扫场,这样就避开了工频干扰,提高了检测灵敏度,并且使得到的共振谱线有更好的分辨率。本课题采用硬件和软件相结合的方法设计,根据所学的微控制器原理,并结合实验所用CHMM₁型电子自旋共振仪的基本结构,设计了单片机控制输出三角波电信号,经过功率放大去驱动扫场线圈进行扫场,成功观察到被测物的共振信号,完成了本选题的研究目的和要求。

全文目录

中文摘要  3-4
abstract  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 电子自旋共振技术国内外研究现状  8
  1.2 论文选题的意义  8-9
  1.3 电子自旋共振现象基本原理  9-12
    1.3.1 电子的自旋磁矩  9
    1.3.2 外磁场中电子的自旋能级  9-12
第二章 CHMM_1型电子自旋共振仪  12-16
  2.1 仪器的组成  12-13
  2.2 仪器主机的总体结构  13-14
  2.3 PC机软件界面  14-15
  2.4 仪器的改进方案  15-16
第三章基于三角波扫场的设计改进  16-39
  3.1 三角波发生器的方案比较  16-19
  3.2 三角波扫场电路硬件设计  19-20
  3.3 主芯片AT89C51的结构和性能  20-23
    3.3.1 主要性能参数  20
    3.3.2 功能特性概述  20
    3.3.3 引脚功能  20-22
    3.3.4 时钟振荡器  22-23
  3.4 数模转换器AD7533  23-28
    3.4.1 数据转换器概述  23-24
    3.4.2 数据转换器AD7533简介  24-26
    3.4.3 AD7533的应用  26-28
  3.5 正负5V直流稳压电源的设计  28-32
    3.5.1 电源变压器的选择  28-29
    3.5.2 桥式整流电路  29
    3.5.3 滤波电路  29-30
    3.5.4 稳压器  30-31
    3.5.5 电源电路总体设计  31-32
  3.6 电压与功率放大电路  32-39
    3.6.1 前级集成运算放大电路  32-35
    3.6.2 放大电路中的负反馈  35-39
第四章系统的软件设计  39-44
  4.1 三角波扫场信号软件设计  39-41
  4.3 三角波数据表的制作方法  41-44
第五章测试结果  44-46
  5.1 三角波波形测试结果  44-45
  5.2 自旋共振信号观测结果  45-46
第六章总结与展望  46-48
  6.1 总结  46
  6.2 电子自旋共振技术发展趋势  46
  6.3 心得体会  46-48
参考文献  48-50
致谢  50

电子自旋共振信号捕获技术的研究

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